قام علماء من معهد وايزمان للعلوم والتخنيون وجامعة تل أبيب مؤخرًا بإنشاء نموذج استقلابي جديد
تسريع خط بيكاديللي، وتأخير حركة المرور في هايد بارك كورنر، وإرسال المزيد من القطارات إلى كينغز كروس - هذه ليست طرق لإرباك الركاب في مترو أنفاق لندن، ولكنها صور تشرح كيف يمكن لعلماء النبات أن يعملوا يومًا ما على تطوير أصناف نباتية جديدة : لتحسين عملية التطوير، قد يستخدمون نماذج تصف عملية التمثيل الغذائي للنباتات، والتي تذكرنا بخريطة مترو أنفاق لندن.
يعد بناء نموذج أيضي يحاكي شبكة التفاعلات الكيميائية الحيوية في النبات تحديًا كبيرًا، لأن عملية التمثيل الغذائي في النبات معقدة للغاية، وتشارك فيها آلاف الإنزيمات. قام علماء من معهد وايزمان للعلوم والتخنيون وجامعة تل أبيب مؤخرًا بإنشاء نموذج استقلابي جديد، وهو الأكثر اكتمالًا حتى الآن. يركز النموذج الحاسوبي، الذي نُشر في مجلة الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية (PNAS)، على نبات من العائلة الصليبية (التي تشمل أيضًا، على سبيل المثال، الخردل) يسمى أرابيدوبسيس، وهو نبات نموذجي شائع في مجال البحوث. نظام تفاعلاته الأيضية واسع ومتفرع لدرجة أنه يشبه بالفعل خريطة مترو الأنفاق في مدينة كبيرة، حيث تمثل الخطوط سلاسل من التفاعلات الأيضية، وترمز المحطات إلى المواد التي تنشأ في تسلسل هذه التفاعلات، وترمز المحطات النهائية إلى المنتجات النهائية.
عندما يقترب العلماء من تطوير صنف جديد من النباتات، يحتوي على كمية أكبر أو أقل من مادة معينة، يمكن للنموذج أن يتنبأ بأن أفضل طريقة لزيادة إنتاج فيتامين E، على سبيل المثال، هي إغلاق "القطار" المناسب "خط" - أي منع تفاعل كيميائي حيوي في نبات معين، أو زيادة "الحركة" في خط آخر - أي تسريع تفاعل آخر. وبمساعدة هذا النهج، المعروف باسم "الهندسة الأيضية التنبؤية"، سيتمكن العلماء من تطوير السلالات المطلوبة بسرعة وكفاءة، مقارنة بطريقة التجربة والخطأ التي استخدموها حتى الآن.
تم إنشاء النموذج الجديد من قبل البروفيسور عساف أهاروني وطالبة البحث شيرا مينتز أورون، من قسم علوم النبات في معهد وايزمان، والدكتور تومر شلومي من التخنيون، والبروفيسور إيتان روبين من جامعة تل أبيب. كما شارك في الدراسة الطالب الباحث سيرغي ماليتسكي والدكتور ساجيت مئير من معهد وايزمان.
وقد تم تطوير النموذج لنبات الأرابيدوبسيس، ولكن يمكن تطبيقه على نباتات أخرى. ويخطط البروفيسور أهاروني وزملاؤه، على سبيل المثال، لتطوير الحبوب - مثل الأرز - الغنية بفيتامين ب1. وقد تساعد مثل هذه النباتات في المستقبل في الوقاية من الأمراض الناجمة عن نقص الفيتامينات، خاصة في البلدان النامية.
